DE102006051609A1

DE102006051609A1 - Radführender Lenker für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006051609A1
Application number: DE102006051609A
Authority: DE
Inventors: Claudia Brandes; Ingo Winter; Hans-Werner Scholz; Steffen Muth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Ein radführender Lenker für ein Kraftfahrzeug umfasst ein erstes Schalenelement (1) und ein zweites Schalenelement (2) mit im wesentlichen parallel zueinander sowie parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Lenkers verlaufenden Hauptwandabschnitten (3, 4). Innerhalb dieser Hauptwandabschnitte (3, 4) der beiden Schalenelemente (1, 2) sind zueinander weisende Erhebungen (12, 13) ausgebildet, an denen sich die beiden Schalenelemente (1, 2) lokal berühren und miteinander gefügt (9, 10, 11) sind. Die Schalenelemente (1, 2) sind im Übrigen jedoch, einschließlich an ihren Rändern, voneinander beabstandet. Hierdurch wird ein einfach herstellbarer, leichtgewichtiger und räumlich kompakter Radführungslenker geschaffen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen radführenden Lenker für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Schalenelement und ein zweites Schalenelemente mit im wesentlichen parallel zueinander sowie parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Lenkers verlaufenden Hauptwandabschnitten.
Lenker dieser Bauart werden beispielsweise als Querlenker in Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere im Personenwagenbereich werden solche Lenker entweder in einschaliger Konstruktion oder in zweischaliger Konstruktion ausgeführt. Im letztgenannten Fall sind die Schalenelemente in der Regel an ihren Kanten fest miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt oder verbördelt, wodurch ein im wesentlichen kastenförmiger Profilquerschnitt erhalten wird. Ein solcher Lenker wird beispielsweise in der DE 10 2004 016 723 A1 beschrieben.
Weiterhin ist ein Lenker der eingangs genannten Art aus der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2006 013 646.2 bekannt, die von der Anmelderin am 24. März 2006 eingereicht wurde.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfach herstellbaren, leichtgewichtigen und räumlich kompakten Radführungslenker in Schalenbauweise anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen radführenden Lenker gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Lenker zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass innerhalb der Hauptwandabschnitte der beiden Schalenelemente zueinander weisende Erhebungen ausgebildet sind, an denen sich die beiden Schalenelemente lokal berühren und miteinander gefügt sind, die Schalenelemente im übrigen jedoch, einschließlich an ihren Rändern, von einander beabstandet sind.
Im Vergleich zu herkömmlichen kastenförmigen Profilquerschnitten lässt sich hierdurch eine kompaktere Bauweise realisieren, die darüber hinaus eine verbesserte Knicksteifigkeit besitzt.
Durch die Anordnung der Fügestellen innerhalb der parallelen Hauptwandabschnitte der Schalenelemente können diese fertigungstechnisch sehr einfach miteinander verbunden werden. Da sich die Schalenelemente, abgesehen von den lokalen Fügestellen, ansonsten nicht berühren, können diese mit verhältnismäßig groben Maßtoleranzen hergestellt werden, woraus eine merkliche Kostenersparnis bei der Teilevorbereitung resultiert.
Des Weiteren weist ein erfindungsgemäßer Lenker im Vergleich zu geschweißten Lenkern mit einem T-förmigen Profilquerschnitt einen geringeren Materialeinsatz auf, so dass sich insgesamt ein leichtgewichtigerer Lenker ergibt.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Prinzipiell können die Schalenelemente im Wesentlichen flächig ausgebildet werden. Zur weiteren Versteifung des Lenkers ist es jedoch auch möglich, an Randabschnitten eines oder beider Hauptwandabschnitte zusätzlich einen abgewinkelten Flansch vorzusehen, der von dem jeweils anderen Schalenelement wegweist. Vorzugsweise sind die Hauptwandabschnitte integral mit den abgewinkelten Flanschen ausgeführt.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein Schalenelement einen im Wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt auf, dessen freie Profilenden von dem jeweils anderen Schalenelemente wegweisen. Die Verbindung mit dem anderen Schalenelement erfolgt vorzugsweise im Bereich des Bodens der U-Form, der dessen Hauptwandabschnitte ausbildet.
Weisen beide Schalenelemente einen im Wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt auf, so können diese gemeinsam einen Doppel-T-Profilquerschnitt mit gedoppelter Mittelstrebe bilden.
Überdies lassen sich die Schalenelemente mit verhältnismäßig geringem Fertigungsaufwand aus Blech herstellen.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, die Schalenelemente an den Fügestellen durch ein Kaltfügeverfahren miteinander zu verbinden. Der Entfall jeglicher Schweißoperationen bietet weitere Vorteile insbesondere im Hinblick auf den Fertigungsaufwand sowie die Formgenauigkeit und die Gefügeeigenschaften der miteinander zu verbindenden Bauteile.
Beispielsweise können die Schalenelemente an den Fügestellen durch Niete miteinander verbunden sein. Es ist auch möglich, die Schalenelemente an den Fügestellen mittels Stanznieten oder Durchsetzfügen miteinander zu verbinden. Des Weiteren können die Schalenelemente an den Fügestellen miteinander verbördelt werden. Die vorstehend genannten Fügetechniken können gegebenenfalls auch kumulativ an einem Lenker eingesetzt werden.
Weiterhin ist es möglich, die Schalenelemente an den lokalen Fügestellen z. B. punktweise miteinander zu verschweißen.
An einem Lenker müssen gelegentlich weitere Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise eine ABS-Steuerleitung fixiert werden. Herkömmlicherweise werden hierzu separate Schellen und dergleichen verwendet. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind am Außenrand eines oder beider Schalenelemente Blechvorsprünge bzw. -laschen ausgebildet, die eine Halterung oder Konsole zum Anschluss einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten ausbilden. Die Montage separater Halter, Schellen und dergleichen kann hierdurch entfallen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung können dabei auch Blechvorsprünge an beiden Schalenelementen gemeinsam eine Halterung oder Konsole zum Anschluss von weiteren Fahrzeugkomponenten ausbilden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen radführenden Lenker nach der Erfindung,
2 eine Schnittansicht durch den Lenker nach 1 im Bereich einer Fügestelle,
3 eine Schnittansicht entsprechend 2 zur Veranschaulichung einer ersten Abwandlung einer Fügestelle,
4 eine Schnittansicht entsprechend 2 zur Veranschaulichung einer zweiten Abwandlung einer Fügestelle,
5 eine Schnittansicht entsprechend 2 zur Veranschaulichung einer dritten Abwandlung einer Fügestelle,
6 eine Schnittansicht entsprechend 2 zur Veranschaulichung einer vierten Abwandlung einer Fügestelle,
7 eine räumliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen radführenden Lenker nach der Erfindung, und in
8 eine Schnittansicht im Bereich eines Halters des in 7 dargestellten Lenkers.
Die Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf einen radführenden Lenker einer Radaufhängung eines Personenkraftfahrzeugs. Dieser Lenker kann beispielsweise als oberer Querlenker ausgeführt sein. Das im Folgenden anhand eines solchen Lenkers dargestellte Konstruktionsprinzip kann jedoch auch bei anderen Typen von radführenden Lenkern zum Einsatz kommen.
Der in 1 dargestellte Lenker ist in Blechkonstruktion ausgeführt und wird durch ein erstes Schalenelement 1 und ein zweites Schalenelement 2 gebildet. Die Schalenelemente 1 und 2 sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und weisen jeweils einen im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Lenkers verlaufenden Hauptwandabschnitt 3 bzw. 4 auf. Die beiden Hauptwandabschnitte 3 und 4 des dargestellten Ausführungsbeispiels sind als im Wesentlichen ebene Flächen ausgebildet, die parallel zueinander angeordnet sind. Es ist jedoch möglich, an den Hauptwandabschnitten 3 und 4 Rippen, Sicken oder dergleichen auszubilden.
Die beiden Schalenelemente 1 und 2 erstrecken sich jeweils zwischen einem radseitigen Gelenk 5 an einem Radträger und einem aufbauseitigen Gelenk 6 an einem Hilfsrahmen oder Fahrzeugaufbau. Dabei kann der Lenker gekröpft sein. Die Gelenke 5 und 6 werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Gummi-Metalllager gebildet, die in entsprechend ausgeformten Aufnahmen 7 und 8 des Lenkers gehalten sind. Die Aufnahmen 7 und 8 werden jeweils durch Abschnitte beider Schalenelemente 1 und 2 gebildet. Vorzugsweise sind die Aufnahmen 7 und 8 so ausgeführt, dass die Gummi-Metalllager zwischen den Schalenelementen 1 und 2 gehalten sind. Dies hat den Vorteil, dass die Festlegung der Gummi-Metalllager mit der Befestigung der Schalenelemente 1 und 2 aneinander erfolgt. Für die Gummi-Metalllager sind dann keine separaten Befestigungselemente erforderlich.
Im Unterschied zu herkömmlichen zweischaligen Konstruktionen sind die beiden Schalenelemente 1 und 2 nicht über ihre Ränder aneinander befestigt. Vielmehr erfolgt deren Fixierung untereinander über mehrere, innerhalb der Hauptwandabschnitte 3 und 4 angeordnete Fügestellen 9, 10 und 11, die über die Fläche der Hauptwandabschnitte 3 und 4 verteilt angeordnet sind.
Die beiden Schalenelemente 1 und 2 bilden innerhalb der flächige Hauptwandabschnitte 3 und 4 im Bereich der Fügestellen 9, 10 und 11 zueinander weisende Erhebungen 12 und 13 aus, an denen sich die beiden Schalenelemente 1 und 2 lokal berühren und miteinander gefügt sind. Hierzu sind Hauptwandabschnitte 3 und 4 an den Fügestellen 9, 10 und 11 etwas ausgestellt. Im Übrigen jedoch sind die Schalenelemente 1 und 2 voneinander beabstandet. Insbesondere ist auch zwischen den Rändern der Schalenelemente 1 und 2 jeweils ein Spalt s vorgesehen.
Zur weiteren Aussteifung des dargestellten Lenkers können an den Hauptwandabschnitten 3 und 4 abgewinkelte Flansche 14, 15, 16 und 17 vorgesehen werden. Prinzipiell ist es möglich, entsprechende Flansche an die Hauptwandabschnitte 3 und 4 anzuschweißen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Flansche 14, 15, 16 und 17 jedoch integral mit dem jeweiligen Hauptwandabschnitt 3 bzw. 4 an dem entsprechenden Schalenelement 1 bzw. 2 ausgeformt.
Die Flansche 14 und 15 bzw. 16 und 17 der beiden Schalenelemente 1 und 2 weisen jeweils voneinanderweg. In 2 ergibt sich somit aus den zusammengefügten U-förmigen Profilquerschnitten der beiden Schalenelemente 1 und 2 ein Doppel-T-Profilquerschnitt mit gedoppelter Mittelstrebe 30. Hierdurch lässt sich eine besonders schlanke Bauweise des Lenkers realisieren, wodurch der enge Gestaltungsspielraum im Bereich einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs erhöht wird.
Bevorzugt sind die Schalenelemente 1 und 2 an den Fügestellen 9, 10 und 11 durch ein Kaltfügeverfahren miteinander verbunden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 sind hierzu Niete 18 vorgesehen, welche von der Seite des in Fahrtrichtung hintenliegenden Schalenelements 2 durch entsprechende Öffnungen 19 und 20 der Erhebungen 12 und 13 hindurchgeführt sind.
In den 3 bis 5 sind Abwandlungen zum Fügen der beiden Schalenelemente 1 und 2 dargestellt, wobei die Schalenelemente 1 und 2 wie in 1 ausgebildet sein können. Gleichartige Elemente sind dementsprechend mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der in 3 dargestellten ersten Abwandlung ist im Bereich der Erhebung 12' des in Fahrtrichtung vornliegenden Schalenelements 1' ein hülsenförmiger Durchzug 21 ausgeformt, der durch die Öffnung 20 an dem hintenliegenden Schalenelement 2 hindurchgesteckt ist. Das überstehende, freie Ende des Durchzugs 21 ist umgebördelt und bildet einen Kragen 22 aus. Die Erhebung 13 des hintenliegenden Schalenelements 2 ist so zwischen der Erhebung 12 des vornliegenden Schalenelements 1 und dem Kragen 22 eingespannt.
Die in 4 dargestellte zweite Abwandlung zeigt einen Stanzniet 23, der von der Seite des hintenliegenden Schalenelements 2 durch eine Öffnung 20 an einer Erhebung 13 desselben hindurchgeführt und in ein an der Erhebung 12'' des vornliegenden Schalenelements 1'' aufgestauchtes Auge 24 gedrückt ist.
5 zeigt als weitere Verbindungsmöglichkeit zwei mittels Durchsetzfügen miteinander verbundene Schalenelemente 1''' und 2'''. Zur Herstellung einer solchen Durchsetzfügeverbindung 25 kann ein Stempel beispielsweise von der Seite des hintenliegenden Schalenelements 2''' angesetzt und mit diesem entsprechend Material des im Bereich der Erhebungen 13''' geschlossenen Schalenelements 2''' in die gegenüberliegende Erhebung 12''' des vornliegenden Schalenelements 1''' gedrückt werden.
Die vorstehend erläuterten Kaltfügeverfahren, die an einem Lenker auch miteinander kombiniert werden können, vermeiden aufwändige Schweißoperationen an ansonsten erforderlichen Stoßkanten an Rändern der Schalenelemente 1 und 2. Eine entsprechend aufwändige Schweißvorbereitung der Ränder kann bei der vorliegenden Gestaltung vermieden werden.
Anstelle der Verwendung einer Kaltfügeverbindung können die beiden Schalenelemente 1 und 2 an den Fügestellen 9, 10 und 11 auch punktweise miteinander verschweißt werden. 6 zeigt beispielhaft, zwei durch Widerstandsschweißen miteinander verbundene Schalenelemente 1 und 2. Schweißoperationen werden so zwar nicht vollständig vermieden. Jedoch entfällt gleichwohl der bei an ihren Rändern geschweißten Schalenelementen erforderliche Vorbereitungsaufwand.
Weiterhin ist es möglich, am Außenrand eines oder beider Schalenelemente eine Halterung oder Konsole zum Anschluss von weiteren Fahrzeugkomponenten vorzusehen. Die 7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Querlenkers, der in Bezug auf seine Grundform sowie seine Fügestellen gemäß dem vorstehend erläuterten Lenker einschließlich der dargestellten Abwandlungen ausgebildet sein kann. Dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Elemente sind mit den dort bereits eingeführten Bezugszeichen versehen.
Als weitere Fahrzeugkomponente kann an einem oberen Querlenker beispielsweise eine ABS-Leitung befestigt werden. Hierzu wird üblicherweise am oberen Querlenker eine separate Halterung vorgesehen.
Die vorstehend erläuterte Grundformen des Querlenkers gestattet die integrale Ausbildung einer solchen Halterung oder Konsole unmittelbar an einem oder an beiden Schalenelementen 1 und 2.
Bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel nach den 7 und 8 ist an den in Fahrzeughochrichtung oben liegenden, breiteren Flanschen 13 und 14 jeweils eine Blechlasche 26 bzw. 27 angeformt. Diese Blechlaschen 26 bzw. 27 sind jeweils gegenüber den Flanschen 13 und 14 nach oben abgewinkelt. Zudem können die Blechlaschen 26 bzw. 27 in sich nochmals abgebogen werden, um eine kastenförmige Struktur 28 zu bilden. Letztere weist beispielsweise an ihrem oberen Rand eine oder mehrere Ausklinkungen 29 auf, in denen zum Beispiel eine ABS-Leitung fixiert werden kann.
Je nach zu befestigender Fahrzeugkomponente können die Blechlaschen 26 und 27 auch in anderer Art und Weise geformt und je nach Einsatzzweck an die entsprechende Fahrzeugkomponente angepasst werden. Vorzugsweise sind die Blechlaschen 26 und 27 jedoch so ausgebildet, dass sich diese mit den übrigen Abschnitten des jeweiligen Schalenelements 1 bzw. 2 in eine Ebene abwickeln lassen.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.

1: erstes Schalenelement
2: zweites Schalenelement
3: Hauptwandabschnitt
4: Hauptwandabschnitt
5: radseitiges Gelenk
6: aufbauseitiges Gelenk
7: Aufnahme
8: Aufnahme
9: Fügestelle
10: Fügestelle
11: Fügestelle
12: Erhebung
13: Erhebung
14: Flansch
15: Flansch
16: Flansch
17: Flansch
18: Niet
19: Öffnung
20: Öffnung
21: hülsenförmiger Durchzug
22: Kragen
23: Stanzniet
24: aufgestauchtes Auge
25: Durchsetzfügeverbindung
26: Blechlasche
27: Blechlasche
28: kastenförmige Struktur
29: Ausklinkung
30: gedoppelter Mittelsteg
s: Spalt
E: Haupterstreckungsebene

Claims

Radführender Lenker für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Schalenelement (1) und ein zweites Schalenelemente (2) mit im wesentlichen parallel zueinander sowie parallel zu einer Haupterstreckungsebene (E) des Lenkers verlaufenden Hauptwandabschnitten (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb dieser Hauptwandabschnitte (3, 4) der beiden Schalenelemente (1, 2) zueinander weisende Erhebungen (12, 13) ausgebildet sind, an denen sich die beiden Schalenelemente (1, 2) lokal berühren und miteinander gefügt (9, 10, 11) sind, die Schalenelemente (1, 2) im übrigen jedoch, einschließlich an ihren Rändern, voneinander beabstandet sind.
Radführender Lenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwandabschnitt (3, 4) an mindestens einem Schalenelement (1, 2) in einen abgewinkelten Flansch (14, 15, 16, 17) übergeht, der von dem anderen Schalenelement (1, 2) wegweist.
Radführender Lenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalenelement (1, 2) einen im wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt aufweist, dessen freie Profilenden von dem jeweils anderen Schalenelement (1, 2) wegweisen.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) einen Doppel-T-Profilquerschnitt mit gedoppelter Mittelstrebe (30) bilden.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) aus Blech hergestellt sind.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) an den Fügestellen (9, 10, 11) durch ein Kaltfügeverfahren miteinander verbunden sind.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) an den Fügestellen (9, 10, 11) durch Niete (18) miteinander verbunden sind.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) an den Fügestellen (9, 10, 11) mittel Stanznieten oder Durchsetzfügen miteinander verbunden sind.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) an den Fügestellen (9, 10, 11) miteinander verbördelt sind.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (1, 2) an den Fügestellen (9, 10, 11) miteinander verschweißt sind.
Radführender Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenrand eines oder beider Schalenelemente (1, 2) Blechlaschen (25, 26) ausgebildet sind, die eine Halterung oder Konsole zur Festlegung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten ausbilden.
Radführender Lenker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Blechlaschen (25, 26) an beiden Schalenelementen (1, 2) gemeinsam eine Halterung oder Konsole zum Anschluss einer Fahrzeugkomponente ausbilden.